Schmutzige Finger auf Abstand – Das bodenmechanische Praktikum für HSU-Studierende 2020

Im November und Dezember 2020 wurden für Studierende der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) an der Helmut-Schmidt-Universität (HSU) mehrere Praktika vom geotechnischen Labor der BAW in Hamburg ausgerichtet. Die BAW unterstützt mit diesen jährlich stattfindenden Praktika die HSU beim Studiengang Bauingenieurwesen.

Besonders im Bereich Baugrunderkundung ist es für den Wissenserwerb wichtig, Boden (und, wenn man nicht gerade in Norddeutschland ist, auch Fels) anzufassen, zu riechen, naja, und in sehr, sehr seltenen Fällen vermutlich auch zu schmecken. Ein strenges Hygienekonzept und die Durchführung in Kleingruppen erlaubten den Studierenden hierfür eine kleine Pause vom in Pandemiezeiten überwiegend digital geprägten Studienalltag.

Am ersten Praktikumstag wurden primär die Bodenklassifikation und Bodenansprache thematisiert. Die fachgerechte Beschreibung des in einem Bohrkern befindlichen Bodens wurde erläutert. Anschließend konnten sich die Studierenden an Bohrkernen aus dem Projekt Brunsbüttel selbst ausprobieren. Und auch bei Versuchen zur Ermittlung der Siebkurve, den Konsistenzgrenzen, Kalkgehalt und Glühverlust war die Mitarbeit der Studierenden am Objekt gefragt.

Am zweiten Praktikumstag lag der Fokus auf höherwertigen Versuchen der Bodenmechanik (Ödometerversuch, Einaxialer Druckversuch und Triaxialversuch), die das physikalische Bodenverhalten unter Be- und Entlastung ermitteln und die Bodenkennwerte für Stand- und Gebrauchstauglichkeitsbetrachtungen liefern. Bei der Herstellung eines typischen Versuchskörpers lernten die Studierenden die Tücken der Probenherstellung kennen. Mit einer Mischung aus Feingefühl, Kraft und der Unterstützung des erfahrenen Laborleiters der BAW gelang es jedoch allen Gruppen einen versuchsreifen Probekörper herzustellen, der anschließend für den Einaxialen Druckversuch verwendet werden konnte. Da Ödometerversuch und Triaxialversuch mit einer bis drei Wochen Versuchsdauer deutlich zu lang für einen Praktikumstag dauern würden, erfolgten hierfür nur Trockenübungen zu Einbau und Versuchsdurchführung. Verschiedene Arbeitsblätter zur Auswertung der Versuche, welche primär im Anschluss an die Praktikumstage in Heimarbeit zu lösen waren, ergänzten das praktische Lehrangebot der BAW.

Dem Laborteam der BAW haben die Praktika viel Spaß bereitet. Wir hoffen, dass es den Studierenden ähnlich ging und freuen uns auf die nächsten Praktika im Jahr 2021.

Drucksondentausch mit Müllsack

Seit vielen Jahren beobachten wir optimierte Buhnenformen in einem Feldversuch an der Tideelbe (wer mehr zum Projekt wissen möchte, kann sich z.B. hier informieren: https://izw.baw.de/publikationen/kolloquien/0/04_Jansch_BAW.pdf). Von uns müssen daher regelmäßig Kolleg*innen dorthin fahren um Messgeräte zu warten, auszutauschen und nach dem Rechten zu sehen (https://blog.baw.de/wp/?p=719). Und jedes Mal fällt er uns wieder auf: der Abfall, der vom Wasser ans Ufer getragen wurde.

Mit Plastikmüll gesprenkelter Spülsaum am Deckwerk von Juelssand

Die Testbuhnen befinden sich am Ufer von Juelssand, einige Kilometer stromab von Hamburg. Der Bereich liegt in einem Naturschutzgebiet und ist ein sehr idyllischer Ort mit viel Grün, alten Obstbäumen und vielen Schafen. Umso mehr sticht der Abfall ins Auge.

Spülsaum an der oberen Deckwerkskante. Im Hintergrund sind die Buhne 29 und der Messpfahl zu erkennen

Besonders im Spülsaum des letzten hoch aufgelaufenen Tidehochwassers liegt zwischen dem Treibsel auch jede Menge Abfall: Plastikbecher und Plastiktüten, Seilstücke, Bierdosen, Segler-Caps, Eimer, Styroporteile und mittlerweile auch Einmal-Mundschutze. Manchmal sind allerdings auch kleine „Schätze“ dabei: Hundespielzeug (über das sich ein hundebesitzender Kollege freut), intaktes Sandspielzeug und immer mal wieder eine richtige Flaschenpost. Auch Holzdrifter der Universität Oldenburg aus dem Projekt „Macroplastics“ (https://www.presse.uni-oldenburg.de/mit/2017/051.html) haben die Kolleg*innen schon gefunden.

Trotzdem: es ist zu viel Müll. Wer rausfährt, zu den Buhnen, nimmt deshalb immer ein paar leere Müllsäcke mit und wenn es die Zeit erlaubt, wird das aufgesammelt, was vor den Füßen liegt.

Gesammelte Werke

Kurz vor Weihnachten war es mal wieder soweit und die Drucksonden mussten getauscht werden. An dem Tag, an dem die Tide günstig stand, sodass die eingebauten Geräte bei Tageslicht vom Wasser frei gegeben wurden, erlaubte das Wetter auch eine Pandemie-konforme Anreise per Fahrrad. Das ist für Norddeutschland im Winter schon ziemlich viel Glück auf einmal! Dafür bedankten wir uns durch drei volle Müllsäcke, die wir mit dem ebenfalls gefundenen Seil sicher auf den Rädern verschnüren konnten und die jetzt den Abfallcontainer der BAW füllen.

Drei volle Müllsäcke konnten wir per Fahrrad mitnehmen. Noch viel mehr wartet darauf, ebenfalls eingesammelt zu werden, bevor es die Elbe weiter in die Nordsee trägt.

An der Entstehung dieses Beitrages haben Ingrid Holzwarth und Hanne Jansch mitgewirkt.

Verfasst von Bernhard Kondziella

Als technischer Angestellter bin ich überwiegend im Bereich der Naturmessungen und im Bereich des physikalischen Modellwesens tätig. Angesiedelt sind diese Themen im Referat K1 "Küsteningenieurwesen" der Dienststelle Hamburg.

Neue Mehrzweckschiffe des Bundes erreichen nächsten Meilenstein- Start der Modellversuche in der HSVA im November 2020 erfolgt

Mit dem Start der Modellversuche bei der Hamburgischen Schiffbauversuchsanstalt (HSVA) am 30.11.2020 wurde gut 11 Monate nach erfolgter Vertragsunterzeichnung am 20.01.2020 ein weiterer, wesentlicher Meilenstein im Prozess der Planung und Konstruktion der neuen Mehrzweckschiffe des Bundes vollzogen. Mit erfolgter Freigabe der notwendigen Haushaltsmittel im Bundeshaushalt wurde im Juli des Jahres 2020 die bisherige Serie der zwei Mehrzweckschiffe um ein weiteres, auf nunmehr insgesamt drei Einheiten erweitert. Ein wirklich großer Schritt im Zuge der Modernisierung der Flotte der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) im Rahmen der Maritimen Notfallvorsorge. Der Auftragnehmer, die ABEKING & RASMUSSEN Schiffs- und Yachtwerft SE (im weiteren A&R genannt), am Stammsitz in Lemwerder an der Weser, sichert u.a. mit diesem Auftrag in Höhe von insgesamt 600 Mio. EUR Arbeit und Auslastung bis in das Jahr 2025 hinein. Im Zuge der nunmehr angelaufenen Modellversuche wurden die Ergebnisse der zuvor durch umfangreiche CFD Untersuchungen hinsichtlich des Widerstandes optimierten Schiffsform verifiziert. Darüber hinaus wurden Drehrichtungsuntersuchungen zur Ermittlung der Effizienz der beiden Ruderpropeller in Interaktion mit dem Schiffsrumpf für die diesbezügliche Entscheidungsfindung durchgeführt. Im Anschluss daran folgten die Propulsions- sowie Pfahlzugversuche. Durch diese werden, in der allerdings noch vorläufigen Prognose für die Großausführung, die gestellten Anforderungen zur Erreichung einer Probefahrtgeschwindgkeit von 15 Knoten sowie eines Pfahlzuges größer 1450 kN bestätigt.

Unter der Voraussetzung, dass die gegenwärtig laufenden Arbeiten im Zuge der Konstruktion trotz Corona bedingter Einschränkungen planmäßig voranschreiten, wird in etwa Mitte 2021 mit dem Brennbeginn für das Schiff 1 der erste Teil der Fertigung, der Bau des Schiffskasko, gestartet. Dieser wird von der UAB Western Baltija Shipbuilding in Klaipeda (Litauen), im Unterauftrag der A&R, ausgeführt. A&R ist während der gesamten Fertigung mit einem eigenen Projektteam zur Sicherstellung einer hohen Qualität vor Ort vertreten. Zudem wird das Projektteam der BAW gemeinsam mit dem Team der WSV die Fertigung begleiten und alle notwendigen Maßnahmen zur Qualitätssicherung aus Sicht des Eigners sicherstellen. Das Fertigungskonzept sieht vor, dass der Neubau in einer sogenannten Blockbauweise mit seinen Großkomponenten einschließlich des LNG Tanks umfangreich vorausgerüstet, bis voraussichtlich März 2022 in Klaipeda entstehen wird. Für die weitere Ausrüstung und Komplettierung sowie sämtliche dann folgende Inbetriebnahmen, Erprobungen und Probefahrten wird das Schiff schwimmfähig und vollständig konserviert an die Weser überführt werden. Der Terminplan sieht vor, mit jeweils 9- monatigem Nachlauf die Mehrzweckschiffe 2 und 3 in der Fertigung folgen zu lassen. Die Ablieferung des Mehrzweckschiffes 1 ist aus heutiger Sicht für das 3. Quartal 2023 vorgesehen. Die drei neuen Mehrzweckschiffe ersetzen jeweils die vorhandenen Schiffe Scharhörn, Mellum und Neuwerk. Sie werden die Flotte des Bundes der LNG betriebenen, seegehenden Spezialschiffe auf insgesamt vier Einheiten erhöhen.

Quelle: P. Neumann/A&R

Die morphodynamische Oder

An einigen der Flüsse, die die BAW in den Blick nimmt, reden wir von einer hohen „Morphodynamik“. Was soll das sein? Morphologie, kennen viele – aber mit unterschiedlicher Bedeutung. Immer geht es aber um Gestalt: von Lebewesen, von Wörtern oder eben von der Erdoberfläche. Zu der gehören auch Flüsse mit ihrem Gewässerboden, ihren Ufern und Vorländern. Die Veränderung dieses Gewässerbetts durch die Strömung und dadurch ausgelöste Umlagerungen von sogenannten Feststoffen (z. B. Sand und Kies) wird in der BAW untersucht, auch um zu helfen, die Flüsse als Verkehrsweg sicher und verlässlich nutzen zu können. Dort, wo die Oder am Rande von Deutschland fließt, wandern im Fluss große Unterwasserdünen, die eine starke Veränderlichkeit des Gewässerbodens im Verlaufe des Jahresgangs hervorrufen.

Meist sieht man diese Veränderungen nicht. Manchmal wachsen jedoch die Dünen oder Bänke (Oberbegriff Transportkörper) so hoch, dass sie kurz unter der Wasseroberfläche sichtbar sind oder bei fallendem Wasserstand sogar aus dem Wasser herausschauen – wie hier am 25.9.2015 im Bereich eines später gebauten Parallelwerks.

Sehr gut kann man Morphodynamik im Bereich eines gerade abgeschlossenen Projektes an der Oder beobachten: https://izw.baw.de/publikationen/bawaktuell/0/BAW_Aktuell_03_2020_Web.pdf Seite 13 und https://www.gdws.wsv.bund.de/SharedDocs/Downloads/DE/Publikationen/_GDWS/WSV_2018.pdf?__blob=publicationFile&v=3 S. 94-95. Bei Reitwein wurden bei Od-km 605 defekte Buhnen durch ein gegliedertes Parallelwerk ersetzt. Obwohl die Baumaßnahme 2019 noch nicht vollständig fertiggestellt war, kann man in den Luftbildern der WSV schon Topografieumgestaltungen erkennen, die auf die neuen Bauwerke zurückzuführen sind. So hat sich zum Beispiel zwischen zwei Parallelwerksöffnungen in Folge der dort kräftigen Strömung eine Rinne gebildet, die am 9.7.2019 bei Niedrigwasser noch durchströmt wird. Im unteren Bild erkennt man auch, dass hinter dem Parallelwerk das sandig-kiesige Bodenmaterial in Form von kleinen Dünen bewegt wird.

Zur Rinne strömt Wasser durch die oberstromige Öffnung im Parallelwerk und durch die nächste unterstromige Öffnung wieder dem Hauptstrom zu. Je nach Größe des Abflusses in der Oder bestehen auch Strömungsverbindungen mit anderen ufernahen Bereichen und dieser Rinne bzw. wird der Bereich hinter dem Parallelwerk komplett überströmt.

Bei den Prognose-Untersuchungen der BAW an einem aerodynamischen Analogie-Modell konnten sich solche Rinnen nicht entwickeln, da der Modellboden aus unveränderlichem Material geformt wurde. Gleichwohl wurde die sohlennahe Strömung mit Hilfe von weißen Talkum-Tracern auf diesem schwarzen Modellboden aufgezeigt. Daraus konnte man eine Topografieumbildung abschätzen. In aerodynamischen Modellen wird das fließende Wasser mit Hilfe einer Luftströmung simuliert, blau sind Parallelwerk und andere neue Bauwerke. BAW-Untersuchungen siehe auch https://hdl.handle.net/20.500.11970/103847

Im Vergleich der Fotos von April (links) und Juli 2019 (rechts) bei mittlerem und niedrigem Abfluss erkennt man, dass sich bei steigendem Abfluss der Fluss weiterhin auch hinter dem Parallelwerk ausbreiten und den Gewässerboden dort gestalten kann. Rinnen mit unterschiedlicher Richtung sind die Folge. Diese entstehen aus der Wechselwirkung zwischen Ausgangsgeometrie, Strömungsangriff und erneuter Umlagerung des anstehenden Materials sowie dem Widerstand gegen die Umlagerung (z. B. durch Bewuchs). Dadurch kann die hohe morphologische Dynamik erhalten bleiben, die sich bei den zerstörten Buhnen gebildet hat und die diesem Uferbereich eine hohe ökologische Bedeutung gibt.

Im Bild oben rechts (Juli 2019) verhindert eine Sandbank im Fluss bei Niedrigwasser den Zulauf zur Einlaufschwelle. Dass im April 2019 Wasser einströmte, sieht man links gut an dem Strömungsmuster an der Wasseroberfläche und der Verformung der hinter der Einlaufschwelle unter Wasser erkennbaren Sandbank.

Man darf gespannt sein, welche Veränderungen sich in der Zukunft zeigen und welche Kenntnisse wir bei der Erfolgskontrolle gewinnen werden.

BiSiGeMi

Das Projekt „BiSiGeMi“ wird im Rahmen der Förderrichtlinie Modernitätsfonds („mFUND“) mit insgesamt 78.995,00 Euro durch das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) für 18 Monate gefördert (Förderlinie 1) und unter Leitung der  smile consult GmbH sowie Mitwirkung der Bundesanstalt für Wasserbau seit dem 01.10.2020 bearbeitet.

Veranlassung:

In der BAW am Standort Hamburg liegen umfangreiche und mehrjährige synoptische Ergebnisdatensätze aus hydrodynamisch-numerischen (HN)-Simulationsmodellen (z. B.: EasyGSH-DB http://mdi-de.baw.de/easygsh/index.html) vor. In der Regel wurden diese auf unstrukturierten Gebietszerlegungen und in hoher zeitlicher Auflösung erzeugt. Für die anwendungs­orien­tierte und nutzerfreundliche Bereitstellung dieser Daten im Sinne der Open-Data-Strategie des Bundes soll eine geeignete Softwareinfrastruktur, die einen transparenten Zugriff ermöglicht, entwickelt und erprobt werden.

Ziel:

Ziel des Vorhabens ist die Schaffung und prototypische Inbetriebnahme einer Big-Simu­lation- and Geodata-Middleware für unstrukturierte zeitvariante HN-Simulations­ergeb­nisse.                                                                                           

Hierzu werden folgende Schwerpunkte bearbeitet bzw. Teilziele verfolgt:

  • Entwurf und Implementierung einer performanten und transparenten daten­bank­basierten Verwaltung für große unstrukturierte zeitvariante HN-Simu­la­tions­­ergebnisse
  • Strukturierung und Dokumentation der HN-Simulation mit projektbezogenen Metadaten
  • Entwurf und Implementierung performanter orts- und zeitselektiver Zugriffsmechanismen und Interpolationen der Middleware
  • Testweiser Betrieb der Big-Simulation- and Geodata-Middleware bei der BAW am Standort Hamburg

Vorarbeiten:

BiSiGeMi kann bereits zum Projektstart auf eine umfangreiche und synoptische Simu­la­tions­datenbasis über einen Zeitraum von 20 Jahren und mit einem Datenvolumen von knapp 80 TB aus dem mFUND-Verbundprojekt „EasyGSH-DB“ zurück­greifen. Durch eine Rasterung der 10-minütigen Simulationsergebnisse auf Basis der unstrukturierten Be­rechnungsnetze auf ein 1×1-km-Raster in 20-minütigem Intervall wurden Dateigrößen von rd. 25 GB erzielt (siehe Abbildung 1). Diese reproduzieren aber die komplexen bathymetrischen und hydrodynamischen Verhältnisse im Küstennahbereich und in den Ästuarmündungen nur eingeschränkt.

Abbildung 1: Analyse der Kennwerte des Wasserstandes als Produkt

Eingesetzte Methoden:

Der Einsatz von HN-Simulationsmodellen (für Tide, Seegang und Transport) beruht der­zeit stark auf unstrukturierten numerischen Verfahren (UnTRIM², TELEMAC). Die so erzeugten Daten liegen in unstrukturierter Form vor, für die es keine Standard­lö­sun­gen zur Datenbereitstellung gibt.

Die zu entwickelnde prototypische Middleware wird Möglichkeiten eröffnen, auf diese Datenbasis von Simulationsergebnissen in ihrer hohen zeitlichen und räumlichen Auf­lösung transparent zugreifen und diese performant nutzen zu können.

Sowohl die Simulationsdaten als auch die Methodenbank sowie die verknüpfende Middleware werden bei der BAW gehostet und durch die Schaffung geeigneter Web-Schnittstellen in nationale und europäische Geodateninfrastrukturen sowie in die mCLOUD (https://www.mcloud.de/) eingebunden.

Nutzung – Mehrwert:

Der generische und anwenderfreundliche Zugriff auf die originalen unstrukturierten HN-Simulationsergebnisse ist derzeit aufgrund der Menge und Struktur der Daten mit Standardlösungen nicht möglich; diese Simulationsergebnisse können in der Regel nur von den Mitarbeiter*innen der BAW genutzt werden. Als Übergangs­lösung für die Ver­öffent­lichung in „EasyGSH-DB“ wurden diese auf ein 1×1-km-Raster übertragen und mit einem größeren Zeitschritt (20 Minuten) in eine ca. 25 GB große NetCDF-Datei gewan­delt.

Die zugrundeliegenden unstrukturierten Berechnungsnetze haben im Bereich der Rinnen Auflösungen von ca. 250 m und in den tieferen Bereichen der Deutschen Bucht Kantenlängen von ca. 4 km. Durch die 1×1-km-Rasterung wird beispielsweise in der inne­ren Deutschen Bucht eine höhere Genauigkeit „vorgegaukelt“ als berechnet wurde und in den interessanten Bereichen der Watten und Tiderinnen gehen Informationen verloren (siehe Abbildung 2). Es wäre ein großer Zugewinn, wenn die Nutzer trans­pa­rent, entsprechend ihrer Fragestellungen, direkt lesend auf diese Simulationsdaten zu­greifen könnten. Beispielsweise lassen sich für vorgegebene Polygonknoten Zeitreihen von gewünschten hydrodynamischen Kenngrößen exportieren, um mit diesen als Rand­werte eigene Detail­modelle betreiben zu können.

Abbildung 2: Rasterung von unstrukturierten Dreiecksgitternetzen

Mit dem Aufbau und dem testweisen Betrieb der Big-Simu­la­tion- and Geodata-Middle­ware bei der BAW wird die Machbarkeit des Ansatzes gezeigt, der einen Beitrag zur Digi­ta­li­sie­rung der Tätigkeiten der BAW im Rahmen von wasserbaulichen Planungs­auf­ga­ben liefert. Die aufzubauende Softwareinfrastruktur wird so flexibel umgesetzt, dass auch anders strukturierte Simulationsdaten zukünftig hier integriert werden können. Die Praxistauglichkeit u. a. für die WSV soll auf der Basis der 20-jährigen synoptischen Simulationsdaten aus „EasyGSH-DB“ und an den Anwendungsszenarien zur Zeitreihen-extraktion für Schiffsführungssimulatoren sowie zur Datenbereitstellung von Randwerten für HN-Modellen aufgezeigt werden (siehe Abbildung 3).

Abbildung 3: Nutzung der Zeitreihen von Wasserstand und Strömungsgeschwindigkeit für Schiffsführungssimulationen und zur Randsteuerung von HN-Modellen

Die Zukunft im Klimawandel?

Abb. 1: BAWBildatlas – Darstellung möglicher Zukünfte im Klimawandel

Meeresspiegelanstieg, Meteorologie, Topographie des Wattenmeers, binnenseitiger Abfluss in die Ästuare, … alles wird sich im Klimawandel verändern. Und das nicht einzeln nacheinander, sondern alles parallel auf unterschiedlichen Zeitskalen, weil alles mit allem zusammenhängt.
Wir wagen einen Blick in die Zukunft und zeigen mit Hilfe von Computersimulationen, was uns erwarten könnte.

In vorangegangenen Studien wurden die zahlreichen an der Küste vom Klimawandel beeinflussten Komponenten einzeln untersucht. Im BMVI-Expertennetzwerk gehen wir einen Schritt weiter und wollen herausfinden, wie eine mögliche Zukunft aussehen kann, in der die zu erwartenden Veränderungen zusammenspielen.

Abb. 2: Mittlere Überflutungsdauer im heutigen Zustand (oben) und in der fernen Zukunft (unten).

Für die nahe Zukunft (2031-2060) und ferne Zukunft (2071-2100) werden einzelne Jahre mit einem hydrodynamisch-numerischen Modell simuliert und die kombinierten Auswirkungen des Klimawandels auf die Deutsche Bucht und die angrenzenden Ästuare Ems, Weser und Elbe analysiert.
Die dafür benötigten Randwerte werden durch die Bundesoberbehörden BSH, DWD, BfG und BAW erarbeitet.
Aus den Ergebnissen können mögliche Betroffenheiten für Infrastruktur sowie Küsten- und Naturschutz abgeleitet werden. Beispielsweise lässt sich folgern, dass die Wattflächen in der fernen Zukunft im Vergleich zum heutigen Zustand abnehmen können (Abb. 2).

Weitere Ergebnisse sind in dem nun erschienenen BAW Bildatlas „Darstellung möglicher Zukünfte im Klimawandel“ zusammengefasst und können online eingesehen werden.

„Bietje Anners“ – Bohrtechniktage 2020 in Bad Zwischenahn

Unter dem plattdeutschen Motto „bietje anners“, also ein „bisschen anders als sonst“ fanden in diesem Jahr vom 23.09. bis 25.09.2020 die Bohrtechniktage in Bad Zwischenahn statt. Begleitet von einer umfangreichen Fachausstellung bieten die Bohrtechniktage alle drei Jahre eine Plattform für den Austausch von Planern, Behörden, Herstellern und Anwendern zum Brunnenbau und artverwandten Themen.

as Veranstaltungsgelände aus der Vogelperspektive. Blickfang waren sicherlich die Fachaussteller mit ihren Großgeräten
Das Veranstaltungsgelände aus der Vogelperspektive. Blickfang waren sicherlich die Fachaussteller mit ihren Großgeräten (Foto: Bau-ABC Rostrup)

In zwei parallellaufenden Vortrags- und Diskussions-Sessions wurden Themen wie die normgerechte Bodenansprache, aktuelle Entwicklungen bei Bohrverfahren, Ankerherstellung, Spezialtiefbaugerätschaften und Baugrundrisiko erörtert. Die BAW war mit einem Messestand und Informationen zu gängigen geotechnischen Baugrunduntersuchungen, zwei Vorträgen und bei der Moderation der Vortrags- und Diskussionsblöcke vertreten.

Dr.-Ing. Jan Kayser hielt den Eröffnungsvortrag. Er präsentierte die Aufgaben des geotechnischen Sachverständigen für technisch anspruchsvolle Ingenieurbauwerke und verwies abschließend auf die zunehmende Bedeutung der Digitalisierung in der Geotechnik. Dr.-Ing. Martin Pohl stellte die umfangreichen Baugrunderkundungen und Planungsmaßnahmen für den Neubau der Schleuse Lüneburg vor. Alexander Franck und Andreas Janzen übernahmen die Moderation ausgewählter Vortragssessions am Donnerstag. Am Messestand wurden von den Kolleg:innen des geotechnischen Labors Hamburg neben den herkömmlichen Mitteln zur Beschreibung des Bodens, also z. B. die Ansprache am Kern, der Versuch nach Casagrande und eine Triaxialzelle, auch moderne Hilfsmittel wie der Partikelanalysator erklärt. Besonderes Interesse beim Publikum weckte die „neue“ Kernscheidemaschine der BAW, die erst vor Kurzem mit einer Einfassung aufgerüstet wurde, um den Arbeitsschutz der Mitarbeiter:innen zu verbessern.

Messestand der BAW mit Triaxialzellen, KD-Stand, Camsizer, Bohrkern und Proben
Messestand der BAW u.a. mit Triaxialzelle, KD-Stand, Partikelanalysator, Mikroskop und Bohrkern
(Foto: Martin Pohl)

Dank eines umfangreichen Hygienekonzeptes mit Maßnahmen wie Temperaturmessung am Eingang, ein Einbahnstraßensystem, Mund-Nasenschutz-Pflicht und Abstandsregeln konnte die Veranstaltung auch in schwierigen Corona-Zeiten ausgerichtet werden. Ein großes Lob an die Organisator:innen, die damit zeigen konnten, dass auch in der derzeitigen Situation nicht gänzlich auf einen persönlichen fachlichen Austausch verzichtet werden muss.

Vortragssaal mit corona-konformer Sitzordnung
Vortragssaal mit corona-konformer Sitzordnung (Foto: Dirk Augner)

… eine vollgepackte Messwoche am Eider-Sperrwerk

In der vergangenen Woche ist eine aufwändige Messkampagne am Eider-Sperrwerk erfolgreich durchgeführt worden. Hier im BAW Blog ist bereits über die vorbereitende Geräteerprobung berichtet worden.
Im Kern ging es darum, die Strömungs- und Durchflussverhältnisse am Eider-Sperrwerk zu insgesamt vier verschiedenen Betriebszuständen zu erfassen. Betriebszustand bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Wehrtore in Abhängigkeit von der hydrologischen Situation und der Tidephase geöffnet oder geschlossen werden. Dies geschieht zum einen, um die Entwässerung des Hinterlandes zu gewährleisten und zum anderen um den Sedimenteintrag in das Ästuar zu minimieren und die Schiffbarkeit der Eider sicher zu stellen.

Blick auf das Eider-Sperrwerk gen Norden mit eingezeichneten Messquerschnitten

Auf zwei Messquerschnitten in ca. 80 m Entfernung binnen- und seeseitig des Eider-Sperrwerks wurden parallel kontinuierliche ADCP-Querprofilmessungen über den Zeitraum eines kompletten Tidezyklus aufgenommen. Inklusive Vor- und Nachlauf bedeutet dies ca. 14 Stunden reine Messzeit pro Tag, plus jeweils ca. 2-3 Stunden für die Mobilisierung und Demobilisierung der Messanlage. Ein anspruchsvolles Pensum also, welches nur durch einen Zwei-Schicht-Betrieb umgesetzt werden konnte. Hierfür waren ständig 10 Kolleginnen der BAW und des beteilgten Ingenieurbüros IMP, Oldenburg vor Ort.

Für den Aufbau und Betrieb der Messanlage war ein hoher logistischer Aufwand erforderlich. Da die Messungen in einem nicht befahrbaren Bereich vor dem Sperrwerk stattfanden, wurde eigens eine Seilbahnanlage mit einer Spannweite von ca. 300 m entworfen und in den Werkstätten der BAW angefertigt. An dieser Seilbahnanlage ist dann eine Trägerplattform kontinuierlich über den Messquerschnitt geführt worden. Die hierauf installierten Mess-Systeme sind dann von Land aus per WLAN fernbedient worden.

Messfahrt in der Abenddämmerung. Kleines Bild: Einsetzen der Trägerplattform

Die Arbeiten wurden durch das WSA Tönning logistisch in hervorragender Weise unterstützt. So mussten beispielsweise an allen vier Ankerpunkten der Seilbahnanlage tonnenschwere Tetrapoden als Gegengewicht gesetzt werden. Hierfür war auf dem seeseitigen Messquerschnitt sogar der Einsatz des WSV-eigenen Tonnenlegers „TRITON“ erforderlich.

Tonnenleger „TRITON“ beim Setzen einer Tetrapode – ein schwieriges Manöver direkt vor dem Sperrwerk

In der Messwoche vom 13. bis zum 18.09 konnten nun die vier vorgesehenen Betriebszustände wie geplant abgearbeitet werden. Die beiden Messflösse haben ca. 1.100 mal die Eider vor dem Sperrwerk überquert und dabei eine Strecke von über 240 km ohne nennenswerte Störung zurück gelegt. Das war eine großartige Teamleistung aller Beteiligten.

Da die Eider-Treene-Sorge Region, die durch das Sperrwerk von der Nordsee getrennt wird, von großer Bedeutung für die Entwässerung des nördlichen Schleswig-Holsteins ist, fanden die Arbeiten der BAW auch das Interesse der lokalen Presse und von NDR Fernsehen und Hörfunk. In der Abendausgabe des „Schleswig-Holstein-Magazins“ wurde ein Kurzbericht gesendet, der NDR Hörfunk berichtete und in der Dithmarscher Landeszeitung erschien ein ausführlicher Artikel.

Das NDR-Fernsehen zu Gast an der Mess-Stelle

Mit dieser Messkampagne können erstmalig seit Inbetriebnahme des Eider-Sperrwerks im Jahr 1973 exakte Strömungs- und Durchflussdaten bereit gestellt werden. Damit stehen wichtige Basisdaten für die durch die BAW zu erstellende wasserbauliche Systemanalyse zur Verfügung.

Wie geht es weiter? Anfang Oktober werden zunächst noch die 5 Messgeräteverankerungen geborgen, die ebenfalls im Rahmen dieses Projektes in der Außen- und Tideeider ausgebracht wurden. Und dann geht es an die Analyse, Bewertung und Dokumentation der Daten – der Teil der Arbeit, der erfahrungsgemäß den erheblich größeren zeitlichen Aufwand erfordert – und dann berichtet meist auch kein Fernsehen mehr.
Aber wir vielleicht an dieser Stelle.

Verfasst von Christian Maushake

Ich bin seit 1989 bei der BAW angestellt und beschäftige mich seit Mitte der 90-er Jahre mit Naturmessungen in Küstengewässern und Ästuaren, schwerpunktmäßig mit der Erhebung von Validierungsdatensätzen für die numerische Simulation

Frischer Wind an der Küste – neuer Internetauftritt des KFKI

Ganze 9 Monaten arbeiten wir in der Geschäftsstelle des Kuratoriums für Küsteningenieurwesen (KFKI) bereits an der Veröffentlichung des neuen Fachportals des KFKI. Bei mir liefen die technischen, grafischen und fachlichen Fäden zusammen und heute, am 31.08.2020, ist es endlich soweit:

Die neue Webseite www.kfki.de geht online!

Stolze 10 Jahre hat die bisherige, gewachsene KFKI-Webseite die Forschungscommunity an der Küste begleitet. Nun steht eine neue und barrierefreie Seite zur Verfügung, die auf jedem Endgerät korrekt angezeigt wird.

KFKI Fachportal
Startseite des KFKI Fachportals – www.kfki.de

Im Zuge der Erneuerung der Webseite sollten nicht nur die Inhalte aktualisiert werden, sondern auch ein vollständiges Corporate Design entwickelt werden.

Dazu haben wir gesammelt, was die Menschen mit dem KFKI verbinden – z. B. das Blau des Wassers, das Beige des Sandes, das Grün des Vorlandes und der Deiche sowie der Wunsch nach einer klaren Herangehensweise im Küsteningenieurwesen. Das neue Logo spiegelt einige dieser Punkte wieder.

Logo KFKI
Neues Logo KFKI

In den letzten Monaten habe ich vieles dazugelernt: Eine Brotkrümelspur gibt es nicht nur bei Hänsel und Gretel, sondern sie dient auf einer Webseite zur Orientierung und ist tatsächlich für Hänsel und Gretel wichtig, damit sie wieder den Weg zurück aus dem Wald der Unterseiten mit Hilfe der Brotkrümelleiste finden. Denn nicht nur das Design einer Webseite ist wichtig, sondern auch die Benutzerführung.

Brotkrümelleiste
Brotkrümelleiste unterhalb des Bildes

Klick- und Downloadstatistiken der letzten Jahre wurden ausgewertet, um zu erfahren welche Bereiche von den Nutzern am häufigsten besucht wurden. Inhaltlich wurde jede Menge gekürzt, überarbeitet und neu strukturiert, um alle wesentlichen Inhalte so benutzerfreundlich wie möglich zusammenzustellen.

Es stehen nun alle Hefte der Schriftenreihe Die Küste (inklusive der Westküste Hefte), dem Wissensarchiv für Forschung und Technik an der Nord- und Ostsee, als Open Access Veröffentlichungen zum freien Download bereit. Seit Heft 87 wird jeder Artikel mit einer DOI versehen und vorab Online First veröffentlicht.

Die Digitalisierung und Aufbereitung der Artikel Die Küste und deren Metadaten hat sich bezahlt gemacht, denn diese werden nun beispielsweise in HENRY (Hydraulic Engineering Repository der Bundesanstalt für Wasserbau) in Google Scholar und der Deutschen Digitalen Bibliothek (DDB) zur Verfügung gestellt und für die Erzeugung von DOIs benötigt.

Die Projektdatenbank wurde ebenfalls komplett überarbeitet, alle noch vorhandenen Abschlussberichte der durch das KFKI geförderten Forschungsprojekte seit 1973 wurden digitalisiert und stehen nun als durchsuchbare PDF-Dateien zum freien Download bereit und der Newsletter
KFKI aktuell erscheint nun online im HTML-Format.

Zu guter Letzt möchte ich mich beim gesamten Projektteam für die kompetente Betreuung, Beratung und Ausführung und für die wertvollen Tipps und kreativen Hinweise bedanken.

Falls doch der Fehlerteufel ein Schlupfloch gefunden hat, kontaktieren Sie mich gerne (kfki-sekretariat@baw.de), ich freue mich über alle Hinweise, Lob, Kritik und Anregungen.

Wie ich finde, ist es uns gemeinsam gelungen, gerade in Zeiten in denen es immer wichtiger wird digitalisiert zu arbeiten, einen frischen Wind in das KFKI zu bringen.

Verfasst von Michaela Stiller

Kuratorium für Forschung im Küsteningenieurwesen - Assistentin der Geschäftsführung

Nostalgischer Blick auf 2019

Für diejenigen, die in der Forschung tätig sind, wird 2020 ein ungewöhnliches Jahr ohne Konferenzen, Workshops und Kongresse sein. Einige von ihnen sind online gegangen; es wird jedoch viel verpasst, wenn persönliche Gespräche und Kontakte von Angesicht zu Angesicht fehlen. Ich blicke mit ein wenig Wehmut auf das Jahr 2019 zurück, als die BAW mir die Gelegenheit gab, an zwei der wichtigsten Konferenzen im Bereich der angewandten Probabilität im Bauwesen teilzunehmen: die International Conference on Application of Statistics and Probability in Civil Engineering (ICASP) in Seoul und die European Safety and Reliability Conference (ESREL) in Hannover. Die erste Konferenz findet in der Regel alle vier Jahre in Asien oder in Amerika statt, obwohl sie von internationalen Wissenschaftlern aus aller Welt besucht wird, die auf den Gebieten Sicherheit, Risiko, Resilienz und Zuverlässigkeit ziviler Infrastrukturen forschen. Sie gibt einen Überblick über den Stand der Forschung in Ländern, die von Naturkatastrophen und Klimawandel stark betroffen sind. Die Aufmerksamkeit wird auch auf die Alterung der zivilen Infrastrukturen gerichtet, ein Problem, das endlich als eine der größten Herausforderungen moderner Gesellschaften erkannt wurde. Die zweite Konferenz findet jedes Jahr in Europa statt: Die Themen sind ähnlich der Erstgenannten, aber der Schwerpunkt liegt auf Systemen wie Kernkraftwerken oder Stromnetzen. Techniken der künstlichen Intelligenz sind in diesem Bereich bereits implementiert, aber es finden oft harte Debatten über die Wirksamkeit solcher Ansätze statt.
In Seoul hatte ich die Gelegenheit Hiba Baroud, Assistenzprofessorin für Bau- und Umweltingenieurwesen und Littlejohn Dean’s Faculty Fellow an der Vanderbilt University (Nashville, USA), zu treffen. Sie kam auf mich zu und war überrascht, eine Forscherin auf dem Gebiet der Resilienz von Wasserstraßeninfrastrukturen zu treffen, dem Thema ihrer Doktorarbeit. Es versteht sich von selbst, dass sich daraus sofort eine Freundschaft entwickelte!
Dr. Baroud hat an der University of Oklahoma in Industrial and System Engineering promoviert. Sie hat einen Master of Mathematics vom Department of Statistics and Actuarial Science an der University of Waterloo, wo sie sich in ihrer Forschung auf die Anwendung von Statistiken, insbesondere Zeitreihenmodellen, zur Analyse von Finanzdaten konzentrierte. Davor erwarb sie ihren B.S. in Aktuarwissenschaften an der Notre Dame University, Libanon.
Ihre Arbeit beschäftigt sich mit Datenanalyse und statistischen Methoden zur Messung und Analyse von Risiko, Zuverlässigkeit und Resilienz in kritischen Infrastruktursystemen. Insbesondere hat sie datengesteuerte Bayes’sche Methoden untersucht, um das Auftreten von Störereignissen in Infrastruktursystemen vorherzusagen und den Wiederherstellungsprozess des physisch gestörten Systems sowie indirekt betroffener Systeme stochastisch zu modellieren. Sie entwickelte auch Entscheidungsanalyse-Tools, um verschiedene Strategien zur Vorbereitung und Wiederherstellung von Investitionen für den Schutz ziviler Infrastrukturen zu bewerten.
Sie hat mehrere Publikationen verfasst und mitverfasst, von denen einige für unser Forschungsprojekt über die Resilienz der westdeutschen Kanäle (PREVIEW) relevant sind. Wir trafen uns wieder bei der ESREL in Hannover, und ich lud sie ein, die BAW zu besuchen und einige ihrer Ergebnisse in einer informellen Diskussion zu erläutern, insbesondere die Ergebnisse zur Resilienz und Risikobewertung und zur Entscheidungstheorie
Dr. Baroud besuchte zunächst die wasserbaulichen Versuchshallen der BAW mit den physikalischen Modellen. Sie war beeindruckt von den Möglichkeiten der BAW, dem Maßstab der Modelle und der Komplexität der Untersuchungen. Sie freute sich auch über die freundliche Atmosphäre in den Hallen und die Kollegen vor Ort, die gerne ihre Fragen beantworteten.
Nach dem Besuch der Versuchseinrichtungen folgte eine Diskussion, zu der alle Projektpartner von PREVIEW und die Kollegen von B4 eingeladen waren. Die Themen, die in der Sitzung besonders diskutiert wurden, waren die Maßnahmen zur Risiko und Resilienz des Infrastrukturnetzes und die multikriterielle Entscheidungsfindung bei gegebenen Resilienzmaßnahmen.
Schließlich gab uns Dr. Baroud einen Einblick in ihr neues Projekt über die Binnenschiffbarkeit und die Binnenschifffahrt in Bangladesch. Das Wasserstraßensystem in Bangladesch ist ein komplexes Netz, das durch das Ganges-Brahmaputra-Meghna Delta repräsentiert wird. Die Wirtschaft des ganzen Landes hängt stark vom Wasserstraßensystem ab, jedoch ist die Schiffbarkeit des Systems durch mehrere Faktoren gefährdet, wie z.B. den Transport von Sedimenten und Erosionen, die oft mit der globalen Erwärmung und dem Klimawandel zusammenhängen. Dr. Baroud und die anderen Projektbeteiligten konzentrierten sich zunächst auf die Entwicklung einer Karte, die die wichtigsten Wasserstraßen und Binnenhäfen von Bangladesch darstellen soll. Diese Aufgabe wurde mit Hilfe verschiedener Datenquellen wie Satellitenbildern, Volkszählungs- und Navigationsdaten gelöst. Laut Dr. Baroud muss Bangladesch definitiv mehr Kanäle aufbauen und die Baggertechniken verbessern, um die Wasserwege besser zu verwalten. Solche Entscheidungen können aus Ihrer Sicht nicht ohne wissenschaftliche und fundierte Forschung getroffen werden.
Weitere Informationen über die von Dr. Baroud durchgeführten Forschungsprojekte finden Sie auf ihrer persönlichen Homepage: https://engineering.vanderbilt.edu/bio/hiba-baroud
Ich hoffe, dass ich bald die Gelegenheit haben werde, Hiba wieder zu treffen und andere begeisterte Forscher wie sie kennen zu lernen. Dies ist nämlich auch ein wesentlicher Teil der Forschungsarbeit.